Forage rotatif

Forage rotatif

L'idée derrière le forage rotatif est de créer un trou dans la formation en faisant circuler du fluide à l'extrémité d'un tube creux, ramenant les déblais de roche à la surface. Ce principe fonctionne très bien jusqu’à ce que la formation rencontrée commence à absorber ou à absorber plus d’eau que ce que la tige de forage peut pomper. Cela soulève le problème de la perte de circulation. De nombreuses méthodes ont été essayées pour surmonter ce problème, un mélange d’argile et d’eau étant utilisé comme solution générale pour sceller la formation et empêcher l’eau de s’écouler. Au début de la construction, les foreurs trouvaient un tas d’argile et en extrayaient suffisamment pour fabriquer de la boue afin d’éviter la perte de fluide de forage (figure 3). Ce principe a été utilisé jusqu’à ce que la méthode actuelle de forage rotatif soit établie. Il s'agit d'une plate-forme de forage dotée d'un dispositif de levage qui comporte généralement deux tambours. Le principe de ce type de forage consiste à utiliser un trépan creux dans lequel circule un fluide de forage (constitué d'un mélange d'argile raffinée et d'eau).

Comme mentionné précédemment, l’objectif principal est d’éliminer ou de faire flotter les débris rocheux à la surface. Une fois que le fluide atteint la surface, sa vitesse est réduite pour permettre aux déblais de se déposer dans les tranchées de boue, ce qui permet au fluide de s'écouler en sens inverse pour éliminer davantage les déblais. Nous arrivons ainsi au principe général du forage rotatif. Nous devons maintenant commencer à explorer les principes qui nous permettent de construire avec succès des puits de cette manière.

La première chose à faire est d’avoir une machine capable de percer à la profondeur et au diamètre souhaités. Il est alors important de mettre la machine à niveau afin de pouvoir percer un trou vertical dans lequel nous pourrons placer le boîtier et travailler. La machine permettra à l’opérateur d’effectuer cette fonction. Nous devons comprendre que si la machine n'est pas de niveau, nous aurons tendance à obtenir un trou de perçage qui ne sera pas le long du fil à plomb et vertical. Après avoir commencé la mise en place, nous devons immédiatement commencer à préparer le fluide de forage. Ceci est très important car les fluides modernes nécessitent un certain temps pour se dilater. Si nous les utilisons avant le temps nécessaire, nous avons tendance à pomper ou à placer des fluides non développés à travers la formation – créant ainsi une situation qui leur permet de se dilater in situ. Les argiles modernes utilisées pour le forage nécessitent du temps pour durcir, donc si elles sont ignorées, elles ont tendance à se solidifier sur place. Si cela se produit, nous pouvons voir ce qui se passe lorsque nous essayons de développer la formation. Je ne fais que mentionner cela et j'essaie de souligner d'emblée l'importance de préparer ce fluide de forage avant utilisation.

Le principe suivant est le perçage proprement dit du trou. Nous pénétrons d’abord dans la formation avec une colonne de forage, ce qui implique de faire tourner ou de tourner la colonne de forage et de pomper le fluide de forage de manière concentrique à travers une colonne creuse. Cela permet au fluide de s'écouler du foret et de circuler vers la surface. La viscosité ou l'épaisseur du fluide de forage transportera les déblais à la surface en raison de la vitesse. La formation de ravins de boue sur le sol réduit la vitesse, permettant aux débris rocheux de se déposer. Cela nous permet de réutiliser le fluide encore et encore. Il est très important de laisser le sable ou les déblais se déposer dans le bac à boue pour éviter que la pompe ne fasse circuler de grandes quantités de déblais, ce qui pourrait provoquer une usure excessive de la pompe.

Comme mentionné précédemment, le forage rotatif consiste à pomper du fluide de forage à travers une chaîne d’outils creux pour éliminer les formations rencontrées par le trépan. Le principe du forage d’un puits d’eau est de construire un trou vertical ou droit. Dans le forage rotatif, ceci est accompli en ne prenant pas de mou dans la ligne. En d’autres termes, nous ne pouvons pas permettre que tout le poids de la tige de forage soit appliqué au trépan. Si cela se produit, nous provoquerons une courbure de la ligne d'outil, ce qui entraînera une déviation de la perceuse ou un déplacement vers une orientation non verticale. La meilleure façon de maintenir le puits droit ou vertical est d’utiliser des colliers de forage dans les trous profonds. Un collier de forage est une section de tube à paroi très épaisse constituée d'une grande quantité d'acier qui exerce un poids directement sur le trépan et maintient le tube de forage tendu ou vertical. Afin d'obtenir la pénétration prévue à partir du foret utilisé, nous devons appliquer une certaine quantité de force ou de livres par pied carré de zone de perçage. En d’autres termes, une certaine force est nécessaire pour pénétrer le sol.

Nous constatons dans les manuels de forage que la pression varie en fonction des formations rencontrées.

Il est très important de visualiser dans votre esprit les formations que vous rencontrez. Cela doit être réalisé par le perçage ou la réaction de la machine elle-même. Il s’agit d’une question d’expérience acquise en observant le fonctionnement de la machine dans diverses formations. Par exemple, le sable provoquera des vibrations et percera assez rapidement, tandis que l'argile fera fonctionner la machine assez doucement et percera lentement. De plus, nous avons constaté que le processus de forage est une combinaison de diverses conditions de forage. Cette variation empirique de la vitesse de forage et du fonctionnement de la machine permettra au foreur de déterminer la formation forée.

Ces dernières années, l’utilisation de la diagraphie électronique nous a permis d’identifier les différentes formations forées dans une bien meilleure mesure qu’auparavant. Le type de pompe utilisé lors du forage dépend de la formation et de la profondeur du puits foré. Les pompes centrifuges nous permettent de déplacer de grands volumes de fluide à des profondeurs relativement faibles, mais leur efficacité est limitée lorsque le tube de forage est long ou de petite taille, ce qui entraîne des pertes par frottement élevées. Lors du forage à des profondeurs plus importantes, une pompe à piston haute pression doit être utilisée. Ils nécessitent une conception minutieuse du bac à boue et un bon contrôle de la boue pour éviter de grandes quantités de sable dans le fluide. La grande quantité de sable dans ce type de pompe peut provoquer une usure rapide du piston et de la bague.